真空管的基本性質(zhì)介紹
真空管-三極管是最基本的真空管
“真空管”（Vacuum Tube），代表玻璃瓶?jì)炔砍?a target="_blank" href="http://likelearn.cn/">真空，以利于游離電子的流動(dòng)，也可有效降低燈絲的氧化損耗。二極管、三極管、五極管，從字面意義代表真空管內部基本“極”的數量。真空管擁有三個(gè)最基本的極，第一是“陰極”（Cathode，以K代表）：陰極當然是陰性的，它是釋放出電子流的地方，它可以是一塊金屬板或是燈絲本身，當燈絲加熱金屬板時(shí)，電子就會(huì )游離而出，散布在小小的真空玻璃瓶里。第二個(gè)極是“屏極”（Plate，以P代表），基本上它是真空管最外圍的金屬板，眼睛見(jiàn)到真空管最外層深灰色或黑色的金屬板，通常就是屏極。屏極連接正電壓，它負責吸引從陰極散發(fā)出來(lái)的電子（還記得嗎？利用異性相吸的原理），作為電子游離旅行的終點(diǎn)。第三個(gè)極為“柵極”（Gird，以G代表），從構造看來(lái)，它猶如一圈圈的細線(xiàn)圈，就如同柵欄一般，固定在陰極與屏極之間，電子流必須通過(guò)柵極而到屏極，在柵極之間通電壓，可以控制電子的流量，它的作用就如同一個(gè)水龍頭一般，具有流通與阻擋的功能。
真空管光有三個(gè)極當然還不算完美，也因此后來(lái)的真空管不斷改進(jìn)，在結構上也有了許多的改進(jìn)之道，以配合不同的放大方式（如超線(xiàn)性接法等），但該部份的內容已經(jīng)脫離本文，暫不詳述。
引擎運轉必須要有燃料，真空管的動(dòng)作動(dòng)力為電能。真空管的電極當中，最重要的應屬陰極，它負責將電子釋放出來(lái)，作為一切動(dòng)作的基本。最早的真空管由于構造及理論簡(jiǎn)單，直接將燈絲充當陰極使用，換句話(huà)說(shuō)，當燈絲點(diǎn)亮時(shí)，由于燈絲溫度提高，電子就從燈絲釋放出來(lái)，經(jīng)過(guò)柵極直奔屏極。這種真空管就叫做“直熱式真空管”。
燈絲（Filament）可以使用不同的材質(zhì)制成，由于直熱式三極管直接將燈絲當作陰極，因此燈絲的特性直接影響著(zhù)直熱式真空管的性能�；旧�，真空管的燈絲主要可分成三種材質(zhì)構成，第一種當然是耐高溫的鎢絲。將純度高的鎢絲抽成細絲，卷繞成狀在真空管的最內層，通電之后即可發(fā)出溫度。但鎢絲的必須加溫到兩千余度時(shí)，電子才能發(fā)散，因此以鎢絲制成燈絲的真空管點(diǎn)燃時(shí)，會(huì )發(fā)出光輝耀眼的亮度，同時(shí)溫度高得嚇人。別意外，不是真空管要燒掉了，而是它本如此！但將鎢絲點(diǎn)亮需要消耗較大的電力，唯優(yōu)點(diǎn)是鎢絲甚為耐用，普遍運用于較大功率或長(cháng)壽命的真空管上。筆者經(jīng)常聽(tīng)到人說(shuō)：“那支真空管點(diǎn)起來(lái)那么亮，一定兩三下就掛點(diǎn)了”。其實(shí)并不然，在某些情況下這種真空管的壽命可達數萬(wàn)小時(shí)，拿來(lái)當作家里的燈泡，既耐用又有裝飾的作用，一舉數得！
另一種燈絲采用釷鎢合金，它只須將燈絲加溫至千余度即可工作，相較之下較省電力。最常使用的應為氧化堿土燈絲，它的作法是在燈絲外，涂上一層厚厚的氧化堿土，看起來(lái)接近白灰色的物質(zhì)，它只需要加溫至約700度（看起來(lái)約暗紅色），即可獲得足量的電子，因此工作溫度最低、也最節省電力，一般而言只須供應6.3V左右的直流，就可以正常工作。
直熱式真空管當然有它天生的優(yōu)點(diǎn)，但卻有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是陰極容易受到燈絲的溫度而改變特性。當燈絲電壓變動(dòng)時(shí)，或以交流電供應燈絲時(shí)，陰極呈現在不穩定的狀態(tài)下。因此有人主張直熱式真空管應采用直流供電，也有人強調必須以交流供電以免損傷陰極，這種爭論過(guò)去在音響界早已成為一個(gè)爭論不休的話(huà)題。筆者無(wú)意在此引起話(huà)題，反正各方堅持各有道理，只要聽(tīng)起來(lái)沒(méi)問(wèn)題，管子耐用好聽(tīng)就行了。
真空管-傍熱式真空管的穩定度較高
為了解決直熱式真空管的燈絲問(wèn)題，真空管設計者決定讓燈絲與陰極分家獨立，在燈絲的旁邊套上一圈金屬套筒，讓燈絲直接對金屬板加熱，電子從金屬板散發(fā)出來(lái)，這種加熱方式就稱(chēng)為“傍熱式真空管”。
如此，真空管似乎就穩定許多了，由于金屬套筒的體積與儲熱量高高大于傳統的燈絲，因此即使燈絲暫時(shí)的溫度變動(dòng)，甚至暫時(shí)幾秒鐘的停止加熱，金屬板的溫度變化改變有限，這也就是為什么某些擴大機關(guān)機之后，它還能唱個(gè)十幾秒鐘的主要原因。既然陰極與燈絲獨立，陰極板必須由燈絲間接加熱，于是燈絲再度改成鎢絲材質(zhì)，以求耐久性，并在鎢絲外層涂上一層白磁，一方面絕緣，另一方面也有定型的效果。由于間接加熱效果較差，陰極金屬板上會(huì )涂上釷、鋇或其他有利于電子發(fā)散的物質(zhì)。也因此，真空管的金屬極板看起來(lái)總是灰黑色，不像正常的金屬板，也由于制作組裝時(shí)必須仰賴(lài)手工，因此金屬板上總會(huì )留下許多細小的刮痕，用家購買(mǎi)真空管時(shí)不必意外擔心。
直熱式真空管與傍熱式真空管使用上的差異呢？對于一般使用者而言是不必在乎直熱式真空管與傍熱式真空管的不同，但對于設計者而言，傍熱式真空管由于間接加熱的關(guān)系，燈絲電流通常較大，而且傍熱式的結構必須對陰極金屬板加溫，因此開(kāi)機后有一段緩慢的加溫期，如果是前級，則必須做好延遲設計，以免開(kāi)機的脈沖傷了后級。
依據發(fā)展的過(guò)程來(lái)看，最早的真空管當然是直熱式的設計，二極管是首先被發(fā)展出來(lái)的，二極管的功能猶如現在的二極體，具有整流以及收音機內部檢波的功能，二極管經(jīng)過(guò)適當的設計，也可以成為穩壓管，作用如現在的濟納二極體（Zener Diode）。由于真空管的動(dòng)作原理很簡(jiǎn)單，因此第一支真空管被成功的制造出來(lái)之后，就有許多科學(xué)家加入研發(fā)的工作。第一支三極管在1907年被一位美國科學(xué)家成功制造，從此便開(kāi)啟了無(wú)線(xiàn)電時(shí)代的來(lái)臨，告別留聲機，進(jìn)入擴大機時(shí)代。
